次世代防犯カメラ技術研究専門委員会 最新のディスプレイ技術 2018 年 10 月 30 日 東京都市大学 藤井哲郎 1
最新ディスプレイ技術の国際会議 SID Society for Information Display 毎年 5 月にアメリカで開催 1992 年と2004 年に発表 IDW International Display Workshop 毎年 12 月に日本で開催 2011 年 12 月に招待講演
最新ディスプレイ技術のキーワード TFT-LCDの進化 OLED マイクロLED 量子ドットLED(QLED) https://www.science-t.com/book/27514.html
最新ディスプレイ技術 2017 の目次から LCD 液晶ディスプレイの進化を支える要素技術 HDR 対応技術 / 臨場感 実物感 没入感 の感覚は OLED と比べて色再現範囲に劣る LCD の対抗策である量子ドット (QD) OLED 有機 EL ディスプレイの製造プロセス 装置 部材開発の動向 LCD vs OLED LCD に勝つためには何が必要か? 現在量産化されているフレキシブル AMOLED の製造プロセス 装置 シリコン TFT に迫る有機トランジスタ技術 従来の無機系 TFT の性能にどれほど近づくことができているのか? マイクロ LED ディスプレイとは? ピック アンド プレイス技術で実装する 直視型ディスプレイ と半導体集積化技術で実装する マイクロ LED マイクロディスプレイ OLED に迫る QLED( 量子ドットディスプレイ ) 性能向上に向けた材料 実用化に向けた課題とは?
TFT 液晶が今後も主役 家庭用テレビなど大型ディスプレーの分野では当面 現在主流の TFT 液晶を代替することはできない 梁新清氏 Display Innovation CHINA 2018 / Beijing Summit 東京説明会 にて 第 10 世代以上では 世界の5 工場のうち 4つは中国 中国は2017 年にパネル出荷面積で韓国を上回り世界トップ シェアは2018 年に40% 技術が成熟し 2 型から 100 型まで完全な産業チェーンができており 性能も毎年向上している 有機 EL はコストが高い
ジャパンディスプレイの技術説明会より LTPS( 低温ポリシリコン ) がコア技術 トランジスタとしての性能がアモルファスシリコン (a-si) の 100 倍 高い開口率により 消費電力 / 輝度 / 解像度の点において有利 応答速度 狭額縁 ( 駆動回路 ) によるデザインの自由度が高い フィルム基板に形成 自由な形のシートディスプレイも可能 反射型液晶や 有機 EL のバックプレーンとしても使われる 開発商品の例 狭額縁の FULL ACTIVE 液晶 異形状ディスプレイ : iphone X のようにスマホ上部に必要なカメラレンズ部分を避ける切り欠きを設け 前面をほぼ映像で覆う AR などへの応用に向けた 高透過 透明ディスプレイ 17 型クラスで 500ppi の 8K4K ディスプレイ 約 130 度の広視域角を実現したライトフィールドディスプレイ https://av.watch.impress.co.jp/docs/news/1096558.html
高性能なゲーミングモニター ASUS 製 ROG Strix XG258Q Extreme Low Motion Blur Adaptive-Sync (AMD FreeSync ) 機能を搭載 240Hz 対応 応答速度 1ms 24.5 インチフル HD (1920 x1080) 液晶パネルを採用 https://www.asus.com/jp/rog-republic-of-gamers/rog-strix-xg258q/ FPS(First Person Shooting) などの画面の動きが速いゲームに最適な液晶ディスプレイです ビデオカードの出力する映像をスムーズに映し出す 240Hz の超高速なリフレッシュレートや 1ms の高速な応答速度に加えて ASUS 独自の Extreme Low Motion Blur および Adaptive- Sync(AMD FreeSync ) テクノロジーを搭載しているため ティアリングやスタッタリングのないスムーズなゲームプレイが可能です
有機 El(OEL: organic electro-luminescence) 応答速度 非常に応答速度が速い 低温でも応答速度は変わらない 視野角 視野角は 180 度に限りなく近い 解像度 500ppi を超える製品を実現 駆動電圧 消費電力 発光効率 原理的に効率の高い燐光材料の開発が進んでおり さらなる高効率化が期待 色純度 色再現性 素子の自発光である事から 不要な色の発光を完全に抑止 暗部の階調表現でも高い色純度を維持 色再現性に優れ AdobeRGB 比で 100% を達成 コントラスト比 ソニーの有機 EL テレビは XEL-1 のコントラスト比が 100 万 :1 と公称
有機 El の問題点 コスト 原理的には液晶ディスプレイより単純な構造が可能であるため 液晶ディスプレイより製造コストが下がることが期待されている 現時点では 蒸着により製造 原理的に非常に高コスト 低コストの見込める印刷法に期待 寿命 発光体の有機物は通電および酸素や湿気の影響により徐々に劣化して輝度が低下 発光体の研究と空気から遮断する封止技術により急速に改善 50,000 時間以上といったモバイル機器には十分な寿命を確保できる水準に到達 ただし公称寿命と実測寿命との乖離が指摘 フレキシブルな製品の問題点 プラスチックシートやステンレスシートを基板に使用すると酸素などを透過して発光体を劣化させ寿命を短くしてしまうため 製品化にはフレキシブルな封止層あるいは封止などの本来不要な技術が必要
iphone Xs の OLED by Samsung Super Retina HD ディスプレイ 6.5 インチオールスクリーン OLED HDR ディスプレイ 2,688 x 1,242 ピクセル (458ppi) 1,000,000:1 コントラスト比 ( 標準 ) True Tone ディスプレイ 広色域ディスプレイ (P3) 最大輝度 625cd/m2( 標準 ) https://japanese.engadget.com/2018/09/12/iphone-xs-xs-max-oled/
iphone X の画面 (Apple のホームページより )
シャープが追いかける ( 有機 EL ディスプレイ ) https://news.nicovideo.jp/watch/nw4050877
QLED の登場 OLED と比べて色再現範囲に劣る LCD の対抗策として Samsung が商品化 LG 電子の OLED テレビに対抗 CES2017 から異なる意味で QLED という用語を使用 量子ドット (QD) を用いた液晶用カラーフィルタ 量子ドットシートをバックライトに組み込んだ液晶ディスプレイのことを 差別化するために QLED と呼ぶ ナノサイズの半導体 ( 量子ドット ) を含んだシート 青色の光を照射して赤と緑に発光 光の波長変換をする QD 色域が広くなり 非常に色鮮やかな高画質のテレビ
量子ドットの概念 量子ドットの概念は 東大の荒川先生が提唱 1982 年 電子を三次元的に閉じ込めるナノメートル寸法の半導体立体ヘテロ構造の概念を提唱 これが量子ドットレーザの原点 電子を微小な空間に閉じ込めるために形成した直径数 ~ 数十ナノメートルの半導体結晶 コロイド量子ドットが代表的 量子ドットを利用するディスプレイメカニズムは 2 種 photoluminescence 量子ドット技術 (Samsung 方式 ) CES2017 から異なる意味で QLED という用語を使用 electroluminescence 量子ドット技術 ( 自発光 本来の QD) QLED の本来の意味は 量子ドット Quantum Dot を用いた発光ダイオード Light Emitting Diode
QDLED を用いたテレビ エッジライト型バックライトに量子ドットを利用 2013 年 SONY が世界で初めて量子ドットを使用した液晶テレビを発売 米国の QD Vision 社の量子ドットを利用 SID2017 に各画素が量子ドットのディスプレイが展示 BOE 社が SID 2017 で世界初の electroluminescence 量子ドット技術が適用された QLED ディスプレイを (5 インチ 14 インチ ) 展示 色再現率が OLED に比べ広く 100% のインクジェット印刷方式で製作可能で 大型テレビの製造コストが安い http://multitask1.seesaa.net/article/450352513.html
旬な Micro LED と量子ドット (QD) https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/seminar/18/00002/042300100/
OEL の次? マイクロ LED 圧倒的に高いコントラストを実現し メリハリの効いたくっきりとした画を映し出すことが可能 視野角も圧倒的に広くほぼ180 度 2012 年に ソニーが55インチを初めて展示 2016 年に大型のサイネージ用ディスプレイユニットとして製品化 サムスンも韓国の映画館のシネマスクリーンとして納入 方式 コントラスト比 液晶 3000:1 有機 EL 10000:1 マイクロLED 1000000:1 https://securitysoft.asia/oled/microled/
マイクロ LED 小さな LED を敷き詰めて 画像を表示 LED の発光する部分が 100 ミクロン (=0.1mm) 以下 赤 青 緑の LED 素子を並べて一つの画素 耐久性の高い無機物質からなる LED 素子であり 寿命が長く 応答性も高く コントラストも極限に近いほど高い 膨大な個数の小さな LED を作り 並べる製造工程に膨大なコスト アップルがマイクロ LED ディスプレイのベンチャー企業を買収 アップルウォッチに搭載するのではないかとの噂 液晶よりも OLED よりも高効率 低消費電力のマイクロ LED ディスプレイを搭載する価値がある
最近興味をひかれたディスプレイ 3 種類紹介!
QD レーザーを活用した ビジリウム 網膜に直接投影する新技術 ロービジョンエイドを目指して 主に角膜や水晶体 ( レンズ ) に起因するロービジョン ( 全盲ではない視覚障害 ) の視力改善を想定 さらに網膜投影による総合的な視覚支援の実現を目指す https://www.qdlaser.com/applications/eyewear.html
4K 3D 液晶ディスプレイ 3D 手術映像を 4K 解像度で忠実かつ高精細に表示 https://www.eizo.co.jp/products/curator/ex3141_3d/index.html#tab01
空中ディスプレイが切り開くデジタルサイネージ 壁面空中サイネージ CEATEC JAPAN 2017 空中に映像が浮かんで スマホのタッチパネルのように手で操作をすることができる SF 映画ではおなじみの 空中ディスプレイ 技術が デジタルサイネージの世界を大きく変えるかも? 壁面空中サイネージ と名付けられた展示株式会社アスカネット http://bae.dentsutec.co.jp/articles/aiplate/
最大の特徴は 浮遊距離と驚きの解像度 https://aska3d.com/ja/
エアーウィッチ :AirWitch http://airwitch.jp/airwitch_for_iphone.html
まとめ 液晶ディスプレイは様々な工夫をこらし 生き延びている まさに CMOSの様な立場にある 様々なデバイスの開発競争は さらなるフレキシビリティをディスプレイ装置に吹き込むであろう さらに高解像度 高リフレッシュレート 丸めて持ち運べるディスプレイが登場するであろう 4K/8K 衛星放送をきっかけに新しい展開を期待する
残念な話 BS 衛星放送の品質が下がる! 4K BS 放送の電波を空けるために? https://av.watch.impress.co.jp/docs/news/1101216.html
4K BS 放送の帯域再編の概要 BS プレミアと WOWOW は 1920x1080 画素を維持